Ing. Eduardo Len (INGENIERIA AGREST S.R.L.)

Diseo del Sistema Planta Industrial

Proceso 2

Equipo 1

Equipo 3

Equipo 2

Equipo 4

Proceso 1 Proceso 3

Caractersticas del Fluido Estado (Lquido, Gaseoso, Bifsico Lq-Gas, Slidos en

suspensin, etc.) Caudal Temperatura Presin Viscosidad Corrosividad

Normas ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos)

B31.1. Power Piping B31.3. Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping B31.4. Liquid Transpiration Systems for Hydrocarbons, Liquid and Petroleum Gas, Anhydrous Ammonia, and Alcohols B31.5. Refrigeration Piping B31.8. Gas Transmission and Distribution Piping B31.9. Building Services Piping B31.11. Slurry Transportation Piping

ANSI (Instituto Americano de Estandarizacin) API (Instituto Americano del Petrleo) NFPA (Asociacin Americana de Proteccin c/Incendio)

Parmetros de Operacin y Diseo Partimos de los datos de operacin (Nominal, Mximo,

Mnimo) Adoptamos parmetros de Diseo En proyectos que impliquen varias caeras se busca

estandarizar los elementos utilizados en funcin del Fluido a transportar y las Presiones y Temperaturas Mximas admisibles.

Esto se logra mediante la definicin de las clases de caeras a ser utilizadas.

Piping Class (Ejemplo)

Clculos involucrados en el diseo de Caeras Verificacin Compatibilidad Qumica Clculo Dimensional Clculo Resistencial Clculo de Transferencia de calor Transitorios: Golpe de Ariete, etc.

Verificacin de Compatibilidad Qumica De acuerdo a las caractersticas del fluido a conducir,

se verifica que el material de la caera sea apto (Tablas de compatibilidad qumica).

Clculo Dimensional Predimensionamiento: En funcin de las VELOCIDADES

habituales para cada fluido y funcin (succin, impulsin, lneas largas) se calcula un dimetro y se preselecciona un dimetro comercial.

Este dimetro va a ser verificado a travs del clculo de PRDIDA DE CARGA de la caera con todas sus vlvulas y accesorios, que debe ser compatible con la presin y altura de inicio y la presin y altura de llegada. Para fluidos compresibles es aceptable si p < 10% P1. De lo contrario podr hacerse por tramos o con ecuaciones para compresibles.

Velocidades recomendadas dentro de caeras

Prdida de carga Tramo recto de caera:

Depende de las caractersticas del fluido (densidad, viscosidad), de las caractersticas de la caera (rugosidad interna, dimetro), de las condiciones de operacin (velocidad media, rgimen laminar, turbulento o de transicin).

Nmero de Reynolds: Coeficiente de friccin:

Rgimen Laminar: Rgimen Turbulento:

Prdida de carga Diagrama de Moody

Prdida de carga Prdidas localizadas (Codos, reducciones, vlvulas, tees, etc.)

Reynolds bajo: Mtodo de longitud equivalente

Reynolds alto: Mtodo de coeficiente K

Prdida de carga Fluido bifsico (gas-lquido): Problema complejo, existen

correlaciones aproximadas en funcin del patrn de flujo.

Flujo horizontal Flujo vertical hacia arriba

Clculo Resistencial (ASME-B31)

Espesores comerciales de Caeras

Anlisis Tensional Para caeras donde los esfuerzos debidos a variacin de temperatura

(y tambin debidos a peso propio y cargas externas) son predominantes respecto a los esfuerzos debidos a presin interna solamente.

Para caeras complejas donde interesa conocer la direccin y magnitud de las deflexiones y dilataciones.

Para caeras conectadas a equipos rotantes, donde interesa conocer la magnitud de los esfuerzos que las caeras ejercen sobre los equipos.

Permite la inclusin de elementos especiales: Juntas de Expansin Liras u Omegas Soportes elsticos Puntos Fijos Patines

Para verificacin de acciones sobre equipos rotantes: Turbinas de vapor: NEMA SM 23/24 Bombas: API 610

Clculo de Conservacin Trmica Prdida de calor (Conduccin, conveccin, radiacin) Criterios de dimensionamiento (Proteccin personal,

Conservacin de calor, Espesor econmico) Materiales aislantes mas comunes (lana mineral,

perlita expandida, espuma de poliuretano). Presentacin (medias caas, preformados, mantas) Efecto de la humedad

Importancia de las chapas de recubrimiento. Barrera de vapor para aislacin de caeras fras.

Frmula para conduccin y conveccin en una caera con varias capas.

Matriz Aislacin Trmica

Accesorios Espesores: Serie o SCH Extremos: Conexin (BW, SW, RF, FF, RTJ, NPT, BSPT,

etc.) Material (Implica composicin qumica y proceso de

fabricacin).

Toda esta informacin debe estar incluida en la Piping Class.

Serie en funcin de P y T para Acero al Carbono

Vlvulas Funcin Material Asiento Tamao, Peso Perdida de carga a travs de la vlvula

Tendido de caeras Parrales (espacio mnimo entre caeras, niveles de

caeras, pendientes, cruces entre parrales)

Soportes (distancia entre soportes, tipo de soportes)

Puntos bajos

Documentacin de caeras Bsica:

Clculos Piping Class P&ID Ruteo unifilar Lista de lneas

Detalle: Isomtrico (Lista de Materiales) Representacin en Maqueta 3D Piping Layout Soportes

Diagrama de caeras e instrumentacin (P&ID) Se representan todas las caeras e instrumentacin mediante simbologa. En ellos se puede encontrar todo la informacin para comenzar la ingeniera de detalle.

Isomtrico de caera En l se encuentran todos los datos constructivos de la

caera. Deben estar definidas todas las medidas, materiales,

conexiones y posicin de la caera. Se intenta mantener la relacin de aspecto entre el

isomtrico y la caera a ser construida.

Seguridad Es de suma importancia evaluar las condiciones de

trabajo de la caera y mediante la utilizacin de vlvulas de seguridad, limitar las presiones mximas por debajo de la de diseo.

Temperatura Corrosin Explosividad Toxicidad

Bombas y Equipos La vinculacin de las caera a los equipos no deber

ejercer tensiones mayores a las admisibles. Aislacin de Vibraciones Dimensionamiento de Bombas:

Caudal Presin necesaria en la llegada Presin disponible en origen

+ Prdida de carga (succin + impulsin) + Diferencia de Nivel + Margen

ANPA (ANPA Disponible ANPA Requerido > 0)

ANPAd: Altura neta disponible [mca] Patm: Presin absoluta en el depsito [Pa] Tv: Tensin de vapor del fluido [Pa]

: Densidad normal del agua [kg/m] : Densidad del lquido [kg/m]

g: Aceleracin de la gravedad [m/s] Hg: Altura del pelo de agua a eje de bomba [mcl] Hf: Prdida de carga por friccin en caera [mca]

Caeras Plsticas Ventajas: Resistencia a la corrosin, Facilidad de

manejo, Flexibilidad, Vida til, Facil identificacin, Conectividad,

Limitaciones: Sensibilidad a alta Temperaturas y/o a la luz solar, Baja resistencia Mecnica.

Slo serie 150 y bajas temperaturas

Caeras Plsticas

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Ing. Eduardo Len (INGENIERIA AGREST S.R.L.)

Diseo de Sistemas de Caeras de ProcesoDiseo del SistemaCaractersticas del FluidoNormasParmetros de Operacin y DiseoPiping Class (Ejemplo)Clculos involucrados en el diseo de CaerasVerificacin de Compatibilidad QumicaClculo DimensionalVelocidades recomendadas dentro de caerasPrdida de cargaPrdida de cargaPrdida de cargaPrdida de cargaClculo Resistencial (ASME-B31)Espesores comerciales de CaerasNmero de diapositiva 17Anlisis TensionalClculo de Conservacin TrmicaMatriz Aislacin TrmicaAccesoriosSerie en funcin de P y T para Acero al CarbonoVlvulasTendido de caerasDocumentacin de caerasDiagrama de caeras e instrumentacin (P&ID)Isomtrico de caeraNmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29SeguridadBombas y EquiposCaeras PlsticasCaeras PlsticasGRACIAS POR SU ATENCIONPREGUNTAS?